(57)【要約】【課題】所定レベルのケース内圧に達した際に効率よく開放されると共に弁開放時には充分な開口面積が確保され得る安全弁と該安全弁を備えた密閉型電池を提供すること。【解決手段】密閉型電池のケースの一部に形成された安全弁４０は、薄肉部４２内に所定のパターンで形成された破断溝部５０を備えており、該薄肉部はその周縁部４３の少なくとも一部が曲線状に形成された曲線周縁部４５である横長若しくは縦長形状に形成されており、破断溝部は前記薄肉部の中央部分において該薄肉部の長軸方向に延びる中央直線溝部６０と該中央直線溝部の長軸方向の両側に形成され且つ該中央直線溝部の長軸方向端部６０Ａ，６０Ｂにそれぞれ繋がる一対のサイド溝部７０とを有し、ここでサイド溝部の一部は曲線周縁部に沿って曲線状に形成されている。【選択図】図４
2010282850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極および負極を構成する電極体と、電解質と、該電極体および電解質を収容する密閉されたケースとを備える密閉型電池であって、
前記ケースの一部には、該ケースの内圧が所定値以上に上昇した場合に開放される安全弁が形成されており、
前記安全弁は、該安全弁の周囲の部分よりも薄肉に形成された薄肉部と、該薄肉部内に所定のパターンで形成された破断溝部とを備えており、
前記薄肉部は、長軸方向と短軸方向のサイズが異なり且つ長軸方向の両端又はその近傍の周縁部の少なくとも一部が曲線状に形成された曲線周縁部である横長若しくは縦長形状に形成されており、
前記破断溝部は、前記薄肉部の中央部分において該薄肉部の長軸方向に延びる中央直線溝部と、該中央直線溝部の長軸方向の両側に形成され且つ該中央直線溝部の長軸方向端部にそれぞれ繋がる一対のサイド溝部とを有し、
ここで前記サイド溝部の少なくとも一部は、前記曲線周縁部に沿って曲線状に形成されていることを特徴とする、密閉型電池。
【請求項２】
前記破断溝部は、前記中央直線溝部の肉厚が前記サイド溝部の肉厚よりも薄くなるように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の密閉型電池。
【請求項３】
前記サイド溝部は、前記中央直線溝部から離れていくほど連続的又は段階的に肉厚になっていくように形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の密閉型電池。
【請求項４】
前記薄肉部は、前記長軸方向の両端側の周縁が曲線周縁部で構成される長円形状若しくは楕円形状に形成されており、
ここで前記破断溝部のサイド溝部は、前記長円形状若しくは楕円形状の薄肉部の曲線周縁部に沿って曲線状に形成された曲線溝部と、該曲線溝部の両端と前記中央直線溝部の長軸方向端部とを繋ぐ一対の連結直線溝部とから構成されるループ溝部であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の密閉型電池。
【請求項５】
前記破断溝部は、前記中央直線溝部の肉厚が前記ループ溝部の肉厚よりも薄くなるように形成され、且つ、前記ループ溝部における前記連結直線溝部の肉厚が前記曲線溝部の肉厚よりも薄くなるように形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の密閉型電池。
【請求項６】
前記中央直線溝部は、前記薄肉部の長軸方向の長さの２分の１以下の長さとなるように前記薄肉部の中央部分に該長軸方向に沿って形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の密閉型電池。
【請求項７】
リチウム二次電池を構成することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の密閉型電池。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の密閉型電池を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉されたケース内に電極体が電解質とともに収容された構成の密閉型電池に関し、詳しくは、ケース内圧が上昇した際に開放する安全弁を備えた密閉型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン電池その他の密閉型の二次電池は、車両搭載用電源あるいはパソコンや携帯端末等の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。
かかる密閉型電池には、一般に過充電等によりケース内のガス圧（内圧）が過剰に上昇した場合に該内圧を開放するための内圧開放機構が設けられている。かかる内圧開放機構の一つの代表例として、ケースの一部に他の部分よりも厚みの小さい薄肉部（典型的には金属製）を形成しておき、該ケースの内圧が所定値（開放圧力）以上になると上記薄肉部が破断（開口）して内圧を開放するように構成されたいわゆる安全弁がある。この種の安全弁を備えた電池に関する従来技術文献として特許文献１〜３が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２７３６４０号公報
【特許文献２】特開２００１−１０２０２４号公報
【特許文献３】特開２００１−２５６９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
密閉型電池のケースの一部に形成された従来の安全弁の構造の一例を図１５に示す。この図に示す安全弁２は、電池ケースの他の部分よりも肉厚が薄い横長形状（より具体的には長軸方向の両側が半円形状の長円形状）の薄肉部３と、該薄肉部３に形成された破断溝部（刻印部）４とから構成されている。そして、ケースの内圧が所定値（開放圧力）以上となった場合には、当該内圧によって破断溝部４が破断するとともに、典型的には図１６に示すように薄肉部３が外方に捲りあがって開弁される。
【０００５】
上述の形態の安全弁２では、図１６に示すように薄肉部３のうちで開放される開口部Ｓの面積が限定され易い。特に横長形状（または縦長形状）の薄肉部における長軸方向の両端部分の開放が困難である。
しかし、この種の安全弁としては、ケース内圧が所定レベルを超えて上昇した際に、できるだけ速やかに開弁されると共に薄肉部がより大きく開口することがケース内部で発生したガスを迅速に電池外部に放出し得るという観点から好ましい。
一方、かかる要求を実現するために、薄肉部に過剰に破断溝部を設けたり、或いは破断溝部の溝深さを過大に深くする（換言すれば溝部の肉厚を極端に薄くする）と、ケース内圧が所定レベル（即ち異常に内圧が高まった場合）を超えないうちから安全弁が開口する虞があり好ましくない。また、個々の電池毎（即ち個々の電池に設けられた安全弁毎）に開弁するときのケース内圧（即ち開弁圧力）がばらつく原因ともなり好ましくない。
また、あまり大きな薄肉部を形成すると、ケースの強度低下を招き不意な振動や衝撃で薄肉部が破損し易くなる虞もあるため好ましくない。
そこで、本発明は、密閉型電池に設けられる安全弁に関する上述したような従来の課題を解決すべく創出されたものであり、所定レベルのケース内圧（即ち予め設定された開弁圧力）に達した際に効率よく開放されると共に、弁開放時には充分な開口面積が確保され得る構造の安全弁を提供することを目的とする。また、そのような安全弁を備える密閉型電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供される一態様の電池は、正極および負極を構成する電極体と、電解質と、該電極体および電解質を収容する密閉されたケースとを備える密閉型電池である。
前記ケースの一部には、該ケースの内圧が所定値以上に上昇した場合に開放される安全弁が形成されている。また、前記安全弁は、該安全弁の周囲の部分よりも薄肉に形成された薄肉部と、該薄肉部内に所定のパターンで形成された破断溝部とを備えている。
前記薄肉部は、長軸方向と短軸方向のサイズが異なり且つ長軸方向の両端又はその近傍の周縁部の少なくとも一部が曲線状に形成された曲線周縁部である横長若しくは縦長形状に形成されている。例えば、一般に、長円形状、楕円形状、長丸長方形状、オバール形状、競技トラック形状、等と呼称される横長（又は縦長）形状が包含され得る。
そして、前記破断溝部は、前記薄肉部の中央部分において該薄肉部の長軸方向に延びる中央直線溝部と、該中央直線溝部の長軸方向の両側に形成され且つ該中央直線溝部の長軸方向端部にそれぞれ繋がる一対のサイド溝部とを有している。ここで、前記サイド溝部の少なくとも一部は前記曲線周縁部に沿って曲線状に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成の密閉型電池は、上記のとおりのパターンの破断溝部が薄肉部に形成されているため、所定レベル以上のケース内圧が生じた場合に、効率よく安全弁を開弁する（即ち破断溝部の破断を契機に薄肉部を開放する）ことができる。このとき、上記パターンにより、薄肉部における所望レベルの開口面積を実現した広い開口部形成（開放）を実現することができる。
即ち、本構成の密閉型電池では、ケース内圧上昇後、先ず、当該内圧の力を最も受ける中央直線溝部がケース内圧によって破断（開裂）する。かかる中央直線溝部の破断（開裂）が契機となり、続いて該中央直線溝部に繋がる両サイド溝部の破断（開裂）を実現することができる。このとき、本構成の安全弁のサイド溝部は、薄肉部の長軸方向の両端部分にある上記曲線周縁部に沿った部分が曲線状に形成されている（好ましくは曲線周縁部と所定の間隔を保って（さらに好ましくは近接して）平行に曲線状に形成されている。）。このため、当該曲線形成部分が破断され或いは外方に折り曲げられることによって、中央直線溝部の両側のみならず、該中央直線溝部に繋がる両サイド溝部の効率的な開裂を実現し、薄肉部の長軸方向両端部分を効率よく大面積で開口することができる。
【０００８】
ここで開示される密閉型電池としての好ましい一態様では、前記破断溝部は、前記中央直線溝部の肉厚が前記サイド溝部の肉厚よりも薄くなるように形成されていることを特徴とする。
かかる構成によると、上述した破断溝部のうちの中央直線溝部がサイド溝部よりも先行して破断（開裂）することが、より容易に実現される。このため、薄肉部の効率よい開放を行うことができる。また、電池製品間で安全弁の開弁圧力がばらつくのを防止することができる。
【０００９】
また、ここで開示される密閉型電池としての好ましい他の一態様では、前記サイド溝部は、前記中央直線溝部から離れていくほど連続的又は段階的に肉厚になっていくように形成されている（換言すれば中央直線溝部に近づくほど連続的又は段階的に薄肉に形成されている）ことを特徴とする。
かかる構成によると、中央直線溝部の破断（開裂）に続いてサイド溝部を薄肉部の中心寄りから長軸方向の末端に向けて、順次、破断（開裂）を行うことができる。これにより、スムーズで広い開口面積の開弁を実現することができる。
【００１０】
また、ここで開示される密閉型電池の特に好ましい一態様では、前記薄肉部は前記長軸方向の両端側の周縁が曲線周縁部で構成される長円形状若しくは楕円形状に形成されており、ここで前記破断溝部のサイド溝部は、前記長円形状若しくは楕円形状の薄肉部の曲線周縁部に沿って曲線状に形成された曲線溝部と、該曲線溝部の両端と前記中央直線溝部の長軸方向端部とを繋ぐ一対の連結直線溝部とから構成されるループ溝部であることを特徴とする。
かかる構成の薄肉部と破断溝部とを備える安全弁によると、所定レベル以上のケース内圧が生じた際に、中央直線溝部と連結直線溝部の破断によって中央直線溝部に沿う両側（即ち長円形状若しくは楕円形状の薄肉部の長軸方向の中央領域）の薄肉部が外方に開放されるとともに、ループ溝部の破断（開裂）によって、長軸方向の両端領域の薄肉部も効率よく外方に開放される（後述する実施形態参照）。従って、本構成の安全弁を備える密閉型電池によると、所定レベル以上のケース内圧が生じた場合に、広い開口部形成（開放）を実現することができる。
【００１１】
かかる態様の密閉型電池として特に好ましいものは、前記破断溝部は、前記中央直線溝部の肉厚が前記ループ溝部の肉厚よりも薄くなるように形成され、且つ、前記ループ溝部における前記連結直線溝部の肉厚が前記曲線溝部の肉厚よりも薄くなるように形成されていることを特徴とする。
かかる構成によると、上述した破断溝部のうちの中央直線溝部がループ溝部よりも先行して破断（開裂）し、さらに当該中央直線溝部の破断（開裂）に続いてループ溝部を薄肉部の中心寄りから長軸方向の末端に向けて、順次、破断（開裂）を行うことができる。これにより、スムーズで広い開口面積の開弁を実現することができる。
【００１２】
また、ここで開示される密閉型電池の好ましい別の一態様は、前記中央直線溝部は、前記薄肉部の長軸方向の長さの２分の１以下の長さとなるように前記薄肉部の中央部分に該長軸方向に沿って形成されていることを特徴とする。
このように中央直線溝部の長さを規定することによって、ケース内圧の上昇時に中央直線溝部に加わる応力のレベルを、中央直線溝部の全体に亘ってほぼ均等にすることができる。このため、中央直線溝部に加わる応力の程度が当該溝部の位置毎に偏らないため、所定の内圧レベルで正しく中央直線溝部の破断（開裂）が行われ、電池製品間で安全弁の開弁圧力がばらつくのを防止することができる。また、中央直線溝部の破断（開裂）をスムーズに行うことができる。
【００１３】
好ましくは、本発明は、ここで開示される密閉型電池として、リチウム二次電池（典型的にはリチウムイオン電池）を構成する電池を提供することができる。リチウム二次電池は、電池ケース内部においてガスが発生してケース内圧が上昇し易く、本発明を適用する対象として好適である。
【００１４】
ここで開示される密閉型電池は、所定レベルのケース内圧に達した際に効率よく開放され充分な開口面積が確保される構造の安全弁を備えており、特に自動車等の車両に搭載されるモーター（電動機）用電源として好適に使用することができる。従って本発明は、ここで開示されるいずれかの密閉型電池（典型的には当該密閉型電池複数個が相互に電気的に接続された組電池）を電源として備える車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車）を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る密閉型電池を模式的に示す斜視図である。
【図２】一実施形態に係る電極体および電極端子を示す模式的側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る密閉型電池の安全弁の構造を模式的に示す斜視図である。
【図４】図３に示す安全弁の表面形状を示す平面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図４におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図４におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図３に示す安全弁の開弁状態を模式的に示す図である。
【図９】薄肉部の長軸方向中心線のミーゼス応力分布を示すグラフ（ａ）と補助説明用イラスト（ｂ）である。
【図１０】一実施形態に係る安全弁の表面形状を示す平面図である。
【図１１】一実施形態に係る安全弁の表面形状を示す平面図である。
【図１２】一実施形態に係る安全弁の中央直線溝部とサイド溝部の肉厚の変化態様を示すグラフ（ａ）と補助説明用イラスト（ｂ）である。
【図１３】一実施形態に係る安全弁の中央直線溝部とサイド溝部の肉厚の変化態様を示すグラフ（ａ）と補助説明用イラスト（ｂ）である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る密閉型電池を搭載した車両を模式的に示す側面図である。
【図１５】従来の安全弁の表面形状を示す平面図である。
【図１６】図１５に示す安全弁の一般的な開弁状態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のいくつかの好適な実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば電極体の構築方法や当該電極体を構築するために使用する材料）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
特に限定することを意図したものではないが、以下では捲回タイプの電極体（以下「捲回電極体」という。）と非水電解液とを角形（箱形）のケースに収容した形態の密閉型リチウム二次電池（リチウムイオン電池）を例として説明する。なお、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。
【００１７】
本実施形態に係るリチウムイオン電池１０は、図２に示すような捲回電極体３０が、図示しない液状電解質（電解液）とともに、図１に示すような扁平な角形の電池ケース（即ち外装容器）２０に収容された構成を有する。
ケース２０は、一端（本実施形態に係る電池１０の通常の使用状態における上側の端部に相当する。）に開口部を有する箱形（すなわち有底四角筒状）のケース本体２１と、その開口部に取り付けられて該開口部を塞ぐ蓋体（ケース構成部品）２２とから構成される。蓋体２２には、外部接続用の正極端子１４および負極端子１６が固定されている。それらの電極端子１４，１６の一端（外側端）はケース（蓋体）の外方に突出しており、他端（内側端）は電極体３０の正極３２および負極３４とそれぞれ電気的に接続されている。
【００１８】
ケース２０の材質は、従来の密閉型電池で使用されるものと同じであればよく、特に制限はない。軽量で熱伝導性の良い金属材料を主体に構成されたケース２０が好ましく、このような金属製材料としてアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼等が例示される。本実施形態に係るケース２０（具体的には本体２１および蓋体２２）はアルミニウム若しくはアルミニウムを主体とする合金によって構成されている。
蓋体２２の外形は全体として概ね長方形板状であり、その長手方向の両端部には電極端子１４，１６を貫通させる端子引出孔（図示せず）が形成されている。
蓋体２２のうち、電極端子１４，１６の間に位置する部分の幅方向の中央部には、ケース２０の内圧が所定値（例えば０．３〜１．０ＭＰａ程度）以上に上昇した場合に該内圧を開放するように構成された安全弁４０が形成されている。本実施形態に係る安全弁４０の構造、機構については後述する。
【００１９】
図２に示すように、捲回電極体３０は通常のリチウムイオン電池の捲回電極体と同様、長尺シート状の正極（正極シート）３２および負極（負極シート）３４を計二枚の長尺シート状のセパレータ（セパレータシート）３６とともに積層して長手方向に捲回し、次いで得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって作製される。具体的には、正極シート３２と負極シート３４とは幅方向に位置をややずらしてセパレータシートの幅方向の一端および他端から該シート３２，３４の幅方向の一端がそれぞれはみ出すように積層された状態で捲回される。その結果として、捲回電極体３０の捲回軸方向の一方および他方の端部には、正極シート３２の幅方向の一端が捲回コア部３１（すなわち正極シート３２と負極シート３４とセパレータシートとが密に捲回された部分）から外方にはみ出した部分と、負極シート３４の幅方向の一端が捲回コア部３１から外方にはみ出した部分とがそれぞれ形成されている。該はみ出し部に電極端子１４，１６が結合される。
【００２０】
かかる捲回電極体３０を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン電池に備えられる電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば正極シート３２は、長尺状の正極集電体（例えばアルミニウム箔）の上に正極活物質層が形成された構成であり得る。この正極活物質層の形成に用いる正極活物質としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。好適例として、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２等のリチウム遷移金属酸化物が挙げられる。負極シート３４は、長尺状の負極集電体（例えば銅箔）の上に負極活物質層が形成された構成であり得る。この負極活物質層の形成に用いる負極活物質としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム遷移金属酸化物、リチウム遷移金属窒化物等が挙げられる。上記セパレータシートの好適例としては、多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。
【００２１】
液状電解質（電解液）としては、従来からリチウムイオン電池に用いられる非水電解液と同様のものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解液は、典型的には、適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成を有する。上記非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン等からなる群から選択された一種または二種以上を用いることができる。また、上記支持塩としては、例えば、ＬｉＰＦ６，ＬｉＢＦ４，ＬｉＡｓＦ６，ＬｉＣＦ３ＳＯ３，ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２，ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３等のリチウム塩を用いることができる。本実施形態では、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒（例えば質量比１：１）にＬｉＰＦ６を約１ｍｏｌ／リットルの濃度で含有させた電解液を用いている。なお、電解液の代わりに固体状やゲル状の電解質を採用してもよい。
【００２２】
上記のような構成の各部材を備えるリチウムイオン電池１０を製造する好適な一態様につき簡単に説明する。
まず、正負の電極端子１４，１６の外側端を蓋体２２から外方に突出させて、該端子１４，１６を蓋体２２に固定する。それらの端子１４，１６の内側端を、捲回電極体３０の正極３２および負極３４に接続（例えば溶接）することにより、蓋体２２と電極体３０とを結合する。そして、蓋体２２に結合された電極体３０をケース本体２１の開口部から内部に収めるようにして該開口部に蓋体２２を被せ、蓋体２２とケース本体２１との合わせ目を例えばレーザ溶接により封止する。次いで、図示しない電解液注入孔からケース２０内に電解液を注入する。その後、上記電解液注入孔を塞いでケース２０を封止する。このようにして密閉型リチウムイオン電池１０を製造（構築）することができる。なお、電池の構築自体は本発明を特徴付けるものではないため、これ以上の詳細な説明は省略する。以下、本実施形態（第１の実施形態）に係る安全弁について詳細に説明する。
【００２３】
図３は、ケース２０の蓋体２２に形成された安全弁４０の付近を拡大して示す斜視図である。図４は、安全弁４０の表面側の形状を示す平面図である。また、図５、図６および図７は、それぞれ、図４中のＶ−Ｖ線、ＶＩ−ＶＩ線およびＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
これら図面に示されているように、本実施形態に係る安全弁はケース２０（ここでは蓋体２２）の一部に形成されており、その周囲の部分よりも薄肉に形成された薄肉部４２と該薄肉部４２の内部に所定のパターンで形成された破断溝部（刻印部）５０とを備えている。図示されるように、薄肉部４２は、周辺のケースの厚み（蓋体の肉厚は概ね０．５ｍｍ〜１ｍｍ）よりも薄肉（概ね０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの肉厚）に形成されている。また、薄肉部４２は長軸方向と短軸方向のサイズが異なる横長形状に形成されている。具体的には、周縁部４３が長軸方向に沿う一対の直線周縁部４４と、その両端の半円状の曲線周縁部４５とから構成されるいわゆる長円形状（トラック形状ともいう。）に形成されている。
【００２４】
一方、その長円形状薄肉部４２に形成されている本実施形態に係る破断溝部５０は、薄肉部４２の中央部分において該薄肉部４２の長軸方向に延びる中央直線溝部６０と、該中央直線溝部６０の長軸方向の両側に形成され且つ該中央直線溝部６０の長軸方向端部６０Ａ，６０Ｂにそれぞれ繋がる一対のサイド溝部７０とから構成されている。かかる溝部の断面形状は、薄肉部４２の外表面に開口するＶ字形状である。
図示されるように、かかるサイド溝部７０は、長円形状薄肉部４２の曲線周縁部４５に沿って同様の曲率でほぼ平行に形成された曲線溝部７４と、該曲線溝部７４の両端と中央直線溝部６０の端部６０Ａ，６０Ｂとを繋ぐ一対の連結直線溝部７２とから構成されるイチョウの葉状（扇状）のループ状に形成されている（以下「ループ溝部７０」ともいう。）。
また、各断面図から明らかなように、本実施形態に係る破断溝部５０は、溝部毎に肉厚が異なるように形成されている。具体的には、中央直線溝部６０の肉厚がループ溝部７０の肉厚よりも薄くなるように形成され、且つ、当該ループ溝部７０においては、連結直線溝部７２の肉厚が曲線溝部７４の肉厚よりも薄くなるように形成されている。なお、各溝部の実際の肉厚は、電池の形状や用途に応じて開弁させたい圧力設定が異なるために特に限定されないが、例えば、中央直線溝部６０の肉厚が概ね３０μｍ〜５０μｍ（例えば４５μｍ）、サイド溝部７０の肉厚が概ね５０μｍ〜１００μｍ（例えば５５μｍ）であることが好適である。また、サイド溝部７０のうち、連結直線溝部７２の肉厚が概ね５０μｍ〜８０μｍ（例えば５５μｍ）であり、曲線溝部７４の肉厚が概ね８０〜１００μｍ（例えば９５μｍ）であることが好適である。
【００２５】
上記のような構造の安全弁４０を設けることによって、本実施形態に係る密閉型リチウムイオン電池１０は、所定レベル以上のケース内圧が生じた場合に効率よく安全弁が開弁され、速やかにケース２０の内部で発生したガスを放出することができる。具体的には、図８に示すように、薄肉部４２が中央直線溝部６０を挟んでその両側４２Ａ，４２Ｂが外方に捲り上がり、且つ、ループ溝部７０における連結直線溝部７２の破断（開裂）と曲線溝部７４の少なくとも一部の破断（開裂）によって、薄肉部４２の長軸方向両端部分４２Ｃ，４２Ｄがそれぞれ独立に外方に捲り上がる。これにより、図示されるように、長円形状の薄肉部４２は計４つの部位４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄに分断されて開放され、迅速に電池内部のガスを放出して速やかにケース内圧を減少させるのに充分な開口部Ｓを形成することができる。
【００２６】
＜試験例＞
このことを実験的に確認するため、本実施形態に係る安全弁を備える密閉型電池に代えて、同形状の安全弁を備えるテストピースを作製し、後述する開弁試験を行った。
即ち、厚さ約１ｍｍのアルミニウム製の密閉可能なケースの一部に、図４に示すような長円形状であって、サイズが長軸方向：約１３ｍｍ、短軸方向：約５ｍｍ、厚さが約１００μｍの薄肉部４２を形成した。また、破断溝部５０として図４に示すようなパターンのものを形成した。即ち、薄肉部４２の中央部分に長軸方向に長さ約４ｍｍの中央直線溝部６０を形成した。また、中央直線溝部６０の両端６０Ａ，６０Ｂからそれぞれ二つの連結直線溝部７２を形成した。連結直線溝部７２の間の角度は約９０度である。連結直線溝部７２の端部と周縁部４３との距離は約１ｍｍに設定している。その距離を維持しつつ二つの連結直線溝部７２の端部を繋ぐようにして曲線周縁部４５に沿って曲線溝部７４を形成した。以上の形状の安全弁を備えるテストピースを実施例のテストピースとして複数個作製した。
また、比較例のテストピースとして、サイド溝部において上記曲線溝部を有しないことを除いて実施例のテストピースと同様の形状の安全弁（図４参照）を備えるテストピースを複数個作製した。
【００２７】
本試験例においては、予め調べておいたケース内圧と安全弁を構成するアルミ材が破断するときの溝深さとの関係から、テストピース毎に設定開弁圧を変えていき、それに応じてテストピース毎に溝部の深さ（即ち溝部の肉厚）を変化させて上記破断溝部を形成した。なお、本試験例は、薄肉部の開口に及ぼす破断溝部の形状（パターン）に着目したものであるから、中央直線溝部とサイド溝部の肉厚は同じとした。
而して、各テストピースについて、ケース内圧を徐々に高めていき、実際に薄肉部（破断溝部）を開裂させたときの内圧（実際の開弁圧）を測定した。また、開弁したときの開口面積を測定し、設定開口面積（即ち、上述した図８に示すような理想的な開口形状をとったときの開口面積）と比較した。本試験例では、実施例のテストピースについては設定開弁圧を０．３〜０．９ＭＰａとし、比較例のテストピースについては設定開弁圧を０．５〜１．１ＭＰａとした。結果を実施例のテストピースについては表１に示し、比較例のテストピースについては表２に示した。
【００２８】
【表１】
2010282850.tif 000003
【００２９】
【表２】
2010282850.tif 000004
【００３０】
表１に示すように、サイド溝部７０に曲線溝部７４を有する安全弁を備える実施例のテストピースについては、全ての設定開弁圧に対してほぼ同じレベルの実際の開弁圧が測定された。また、開弁後の開口面積も設定開口面積にほぼ等しかった。このことは、本実施例のように、サイド溝部７０に曲線溝部７４を設けることにより（特に曲線溝部７４を有するループ溝部７０を形成することにより）、所定レベルのケース内圧（ここでは設定開弁圧）に達した際に効率よく開放されると共に、弁開放時には充分な開口面積が確保され得る安全弁４０を構築し得ることが確認された。
【００３１】
なお、上記試験例では、薄肉部長軸方向の長さ約１３ｍｍに対してその２分の１以下のサイズである約４ｍｍの中央直線溝部を形成している。このように中央直線溝部の長さを規定することによって、ケース内圧の上昇時に中央直線溝部に加わる応力のレベルを、中央直線溝部の全体に亘ってほぼ均等にし、よりスムーズな中央直線溝部の破断（開裂）を実現することができる。
このことを実験的に確かめるために、所定の厚さ（約１ｍｍ）のアルミニウム板の一部に、図４に示すような長円形状であってサイズが長軸方向：約１３ｍｍ、短軸方向：約５ｍｍ、厚さが２００μｍの薄肉部を形成した。また、厚さが３００μｍ以外は同形状の薄肉部を形成した。そして、これら形成した薄肉部について、所定レベルの圧を加えることによって、短軸方向の中心を通る中心線の長軸方向に亘る応力分布（ミーゼス応力）を調べた。結果を図９のグラフに示す。縦軸はミーゼス応力の程度を示し、横軸は、供試薄肉部の長軸方向中心線の相対位置を示す。グラフの下に供試薄肉部の長軸方向中心線の相対位置を示すイラストを添付している。
図９のグラフから明らかなように、薄肉部の長軸方向の中心を含む全長の長さの約２分の１（特に３分の１）までは応力が均一に集中していることが分かる。従って、中央直線溝部の全体にほぼ均一に応力が集中するように、薄肉部の長軸方向の中心を含む全長の長さの約２分の１以下（例えば２分の１〜４分の１程度）、特には３分の１以下（例えば３分の１〜４分の１程度）のサイズで中央直線溝部を形成することが好ましい。このことによって、中央直線溝部の破断開始圧力（開弁圧力値）が個々の電池製品毎にばらつくのを防止することができる。
【００３２】
以上、第１の実施形態の安全弁と該安全弁を備える電池について説明したが、上述した形状に限定されず、種々の形状の安全弁が本発明に包含され得る。以下、図面を参照しつつ幾つかの実施形態を図に示す。
例えば第２の実施形態として図１０に示すような安全弁１４０であってもよい。図示されるように、この形態の安全弁１４０の薄肉部１４２は、その周縁部１４３が長軸方向および短軸方向に延びるそれぞれ一対の直線周縁部１４４Ａ，１４４Ｂと曲線状に形成された４つの角部の曲線周縁部１４５とを有するいわゆる角丸長方形状に形成されている。
一方、その角丸長方形状薄肉部１４２に形成されている本実施形態に係る破断溝部１５０は、上述した第１の実施形態と同様、薄肉部１４２の中央部分において該薄肉部１４２の長軸方向に延びる中央直線溝部１６０と、該中央直線溝部１６０の長軸方向の両側に形成され且つ該中央直線溝部１６０の長軸方向端部１６０Ａ，１６０Ｂにそれぞれ繋がる一対のサイド溝部１７０とから構成されている。溝部の断面形状は、上記第１の実施形態と同様である。中央直線溝部１６０の長さは薄肉部１４２の長軸方向の長さの２分の１以下（例えば２分の１〜４分の１程度）が好ましい。
図示されるように、サイド溝部１７０は、角丸長方形状の薄肉部１４２の四隅に相当する曲線周縁部１４５に沿って（近接して）、同様の曲率でほぼ平行に形成された曲線溝部１７４と、該曲線溝部１７４の一方の端部と中央直線溝部１６０の端部１６０Ａ，１６０Ｂとを繋ぐ一対の連結直線溝部１７２とから構成される。なお、本実施形態についてはサイド溝部１７０はループを構成していない。
【００３３】
このようなパターンの破断溝部１５０を備える安全弁１４０によっても、第１の実施形態と同様に所定レベルにケース内圧が上昇した際にスムーズに開弁され、また広い開口面積を実現することができる。即ち、薄肉部１４２が中央直線溝部１６０を挟んでその両側が外方に捲り上がり、引き続きサイド溝部１７０の連結直線溝部１７２ならびに曲線溝部１７４が破断（開裂）することによって、薄肉部１４２のほぼ全域に亘る開口が実現される。これにより、迅速に電池内部のガスを放出して速やかにケース内圧を減少させることができる。
なお、本実施形態においても部位毎に肉厚が異なるように溝部が形成されていることが好ましい。具体的には、中央直線溝部１６０の肉厚がサイド溝部１７０の肉厚よりも薄くなるように形成され、且つ、当該サイド溝部１７０においては、連結直線溝部１７２の肉厚が曲線溝部１７４の肉厚よりも薄くなるように形成されていることが好ましい。好適なサイズの一例は、上述した第１の実施形態と同様であり重複した記載は省略する。
【００３４】
また、第３の実施形態として  図１１に示すような安全弁２４０であってもよい。図示されるように、この形態の安全弁２４０の薄肉部２４２は、その周縁部２４３が長軸方向と短軸方向の長さが異なる楕円形状に形成されている。
一方、本実施形態に係る破断溝部２５０は、上述した第１の実施形態と同様のパターンで形成されている。即ち、薄肉部２４２の中央部分において該薄肉部２４２の長軸方向に延びる中央直線溝部２６０と、該中央直線溝部２６０の長軸方向の両側に形成され且つ該中央直線溝部２６０の長軸方向端部２６０Ａ，２６０Ｂにそれぞれ繋がる一対のサイド溝部２７０とから構成されている。溝部の断面形状は、上記第１の実施形態と同様である。中央直線溝部２６０の長さは薄肉部２４２の長軸方向の長さの２分の１以下（例えば２分の１〜４分の１程度）が好ましい。
図示されるように、サイド溝部２７０は、楕円形状薄肉部２４２の周縁部２４３（即ち全周が曲線周縁部）のうち、長軸方向の両端部分において該部分の曲線周縁部２４５に沿って（近接して）、同様の曲率でほぼ平行に形成された曲線溝部２７４と、該曲線溝部２７４の両端と中央直線溝部２６０の端部２６０Ａ，２６０Ｂとを繋ぐ一対の連結直線溝部２７２とから構成されるイチョウの葉状（扇状）のループ状に形成されている。
【００３５】
上記のような楕円形状の薄肉部２４２と上記パターンの破断溝部２５０とを備える安全弁２４０によっても、第１の実施形態と同様に所定レベルにケース内圧が上昇した際にスムーズに開弁され、また広い開口面積を実現することができる。即ち、薄肉部２４２が中央直線溝部２６０を挟んでその両側が外方に捲り上がり、引き続きループ溝部２７０の連結直線溝部２７２ならびに曲線溝部２７４の一部または全部が破断（開裂）することによって、薄肉部２４２のほぼ全域に亘る開口が実現される（図８参照）。これにより、迅速に電池内部のガスを放出して速やかにケース内圧を減少させることができる。
なお、図示していないが、長軸方向の両端にある二つのループ溝部２７０の曲線溝部２７４を連結させるように、周縁部２４３に沿って（近接して）ほぼ平行に補助的な連結曲線溝部を一方の曲線溝部２７４から他方の曲線溝部２７４まで形成してもよい。そのような補助的な連結曲線溝部を形成することにより、より一層スムーズに中央直線溝部２６０を挟んでその両側部分の薄肉部２４２を開放することができる。
また、本実施形態においても部位毎に肉厚が異なるように溝部が形成されていることが好ましい。具体的には、中央直線溝部２６０の肉厚がループ溝部２７０の肉厚よりも薄くなるように形成され、且つ、当該ループ溝部２７０においては、連結直線溝部２７２の肉厚が曲線溝部２７４の肉厚よりも薄くなるように形成されていることが好ましい。好適なサイズの一例は、上述した第１の実施形態と同様であり重複した記載は省略する。
【００３６】
以上、破断溝部のパターンや薄肉部の形状が異なる幾つかの実施形態を説明したが、本発明は、これらに限られない。
上述した実施形態では、溝部の肉厚の差（即ち溝深さ）が中央直線溝部とサイド溝部（ループ溝部）との間で異なり、さらに好ましくはサイド溝部（ループ溝部）における連結直線溝部と曲線溝部との間でも異なる例を説明したが、このような形態に限られない。
例えば、図１２のグラフに示すように、中央直線溝部６０の肉厚を一定にしつつサイド溝部７０の連結直線溝部７２の肉厚を、中央直線溝部６０から離れていくほど連続的又は段階的に肉厚になっていくように形成してもよい。このような溝部の肉厚形成を行うことにより、中央直線溝部６０の破断（開裂）に続いてサイド溝部７０を薄肉部４２の中心寄りから長軸方向の末端に向けて、順次段階的に破断（開裂）させていくことが容易となり、スムーズで広い開口面積の開弁を容易に実現することができる。
また、他の実施形態（第４の実施形態）の安全弁３４０として図１３の（ｂ）に示すように、破断溝部３５０のうちの中央直線溝部３６０をそのまま直線状に長軸方向の両端側、即ちサイド溝部３７０の曲線溝部に当接するまで延長してもよい。この場合は、当該延長部分３７２Ａが連結直線溝部として機能し得る。なお、中央直線溝部３６０が長軸方向両端側に延長している点とを除いては、本実施形態に係る安全弁３４０は第１の実施形態の安全弁４０と同様の構成である。
そして、図１２に示したものと同様、中央直線溝部３６０の肉厚を一定にしつつ当該延長部分（一つの連結直線溝部）３７２Ａの肉厚を他の連結直線溝部３７２とともに、中央直線溝部３６０から離れていくほど連続的又は段階的に肉厚になっていくように形成してもよい（図１３（ａ）参照）。
【００３７】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、電池の種類は上述したリチウムイオン電池に限られず、電極体構成材料や電解質が異なる種々の内容の電池、例えばリチウム金属やリチウム合金を負極とするリチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池であってもよい。
また、ここで開示される密閉型電池は、ケース内圧が過度に上昇した際に内圧を迅速に低減することができる（換言すればケース内で発生したガスを速やかに放出し得る）ため、特に自動車等の車両に搭載されるモータ（電動機）用電源として好適に使用され得る。従って、図１４に模式的に示すように、密閉型電池１０（典型的には当該電池１０を複数電気的に接続して形成される組電池）を電源として備える車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車等のような電動機を備える自動車）１００を提供する。
【００３８】
また、本発明は、上記の説明に拘わらず、本明細書ならびに図面に開示した技術的特徴を任意に組み合わせた密閉型電池を提供する。例えば、溝部の肉厚に関する技術的特徴を主体とする以下の構成の電池もまた本発明により提供される密閉型電池の一例である。
即ち、
（１）．正極および負極を構成する電極体と、電解質と、該電極体および電解質を収容する密閉されたケースとを備える密閉型電池であって、
前記ケースの一部には、該ケースの内圧が所定値以上に上昇した場合に開放される安全弁が形成されており、
前記安全弁は、該安全弁の周囲の部分よりも薄肉に形成された薄肉部と、該薄肉部内に所定のパターンで形成された破断溝部とを備えており、
前記薄肉部は、長軸方向と短軸方向のサイズが異なる横長若しくは縦長形状に形成されており、
前記破断溝部は、前記薄肉部の中央部分において該薄肉部の長軸方向に延びる中央直線溝部と、該中央直線溝部の長軸方向の両側に形成され且つ該中央直線溝部の長軸方向端部にそれぞれ繋がる一対のサイド溝部とを有しており、
ここで前記破断溝部は、前記中央直線溝部の肉厚が前記サイド溝部の肉厚よりも薄くなるように形成されていることを特徴とする、密閉型電池。
（２）．前記サイド溝部は、前記中央直線溝部から離れていくほど連続的又は段階的に肉厚になっていくように形成されていることを特徴とする、前記（１）．に記載の密閉型電池。
（３）．前記薄肉部は、長軸方向と短軸方向のサイズが異なり且つ長軸方向の両端又はその近傍の周縁部の少なくとも一部が曲線状に形成された曲線周縁部である横長若しくは縦長形状に形成されており、
前記破断溝部のサイド溝部は、前記曲線周縁部に沿って曲線状に形成された曲線溝部と、該曲線溝部の両端と前記中央直線溝部の長軸方向端部とを繋ぐ一対の連結直線溝部とから構成されており、
ここで前記中央直線溝部の肉厚が前記サイド溝部の肉厚よりも薄くなるように形成され、且つ、前記サイド溝部における前記連結直線溝部の肉厚が前記曲線溝部の肉厚よりも薄くなるように形成されていることを特徴とする、前記（１）．または（２）．に記載の密閉型電池。
（４）．前記中央直線溝部は、前記薄肉部の長軸方向の長さの２分の１以下の長さとなるように前記薄肉部の中央部分に該長軸方向に沿って形成されていることを特徴とする、前記（１）．または（２）．または（３）．に記載の密閉型電池。
（５）．リチウム二次電池を構成することを特徴とする、前記（１）．または（２）．または（３）．または（４）．に記載の密閉型電池。
（６）．前記（１）．〜（５）．のいずれかの密閉型電池を備える車両。
【符号の説明】
【００３９】
２０  ケース
２，４０，１４０，２４０，３４０  安全弁
１０  密閉型電池（リチウムイオン電池）
２１  ケース本体
２２  蓋体
３０  電極体
３２  正極
３４  負極
３，４２，１４２，２４２，３４２  薄肉部
４３，１４２，２４２，３４２  周縁部
４４，１４４Ａ，１４４Ｂ，３４４  直線周縁部
４５，１４５，２４５，３４５  曲線周縁部
４，５０，１５０，２５０，３５０  破断溝部
６０，１６０，２６０，３６０  中央直線溝部
７０，１７０，２７０，３７０  サイド溝部
７２，１７２，２７２，３７２．３７２Ａ  連結直線溝部
７４，１７４，２７４，３７４  曲線溝部
１００  車両
Ｓ  開口部
【図１】
2010282850.tif 000005
【図２】
2010282850.tif 000006
【図３】
2010282850.tif 000007
【図４】
2010282850.tif 000008
【図５】
2010282850.tif 000009
【図６】
2010282850.tif 000010
【図７】
2010282850.tif 000011
【図８】
2010282850.tif 000012
【図９】
2010282850.tif 000013
【図１０】
2010282850.tif 000014
【図１１】
2010282850.tif 000015
【図１２】
2010282850.tif 000016
【図１３】
2010282850.tif 000017
【図１４】
2010282850.tif 000018
【図１５】
2010282850.tif 000019
【図１６】
2010282850.tif 000020